(57)【要約】【課題】  複写機やプリンター等で使う現像ロール、クリーニングロール等に使用する金属性スリーブを、長さや直径が変わっても容易に対応でき、かつ、ステンレス合金製スリーブを、アルミニウム合金製スリーブと同等に近い加工能率と精度で加工することができるスリーブ加工機を提供する。【解決手段】  円筒状スリーブ２の一端部を把持し回転させる把持部と、他端部を回転可能に芯出しするローラ保持部４と、ローラ保持部４側でスリーブ他端部を加工する切削工具部とを備え、ローラ保持部４は、スリーブの軸心を規定するニつの支持ローラ２１，２２と、スリーブを押圧する二つの押圧ローラ１１，１２とを有しているスリーブ加工機。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状スリーブの一端部を把持し回転させる把持部と、他端部を回転可能に芯出しするローラ保持部と、ローラ保持部側でスリーブ他端部を加工する切削工具部とを備え、ローラ保持部は、スリーブの軸心を規定するニつの支持ローラと、スリーブを押圧する二つの押圧ローラとを有していることを特徴とするスリーブ加工機。
【請求項２】
ローラ保持部のスリーブを押圧する二つの押圧ローラは、支点を中心に揺動可能な保持板に、支点を挟んで取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のスリーブ加工機。
【請求項３】
円筒状スリーブの一端部を把持して回転させ、他端部を回転可能に芯出しした状態で保持し、スリーブの前記他端部を加工するスリーブ加工方法であって、ニつの支持ローラで前記他端部を受けてスリーブの軸心位置を規定し、ニつの押圧ローラでスリーブを前記支持ローラ側へ押圧して前記他端部を保持することを特徴とするスリーブ加工方法。
【請求項４】
ニつの押圧ローラは、支点を中心に揺動可能であることを特徴とする請求項３に記載のスリーブ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状スリーブの内周等に加工を施すための加工機及びスリーブ製造方法に関するもので、特に複写機やプリンター等で使う現像ロール、クリーニングロール、紙送りロール等に使用する金属製スリーブに対して好適な加工機及び加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現像ロールは、一般に、非磁性金属材料で形成されたスリーブ内部に、表面に複数個の磁極を有する永久磁石部材がスリーブ両端に嵌装したフランジを介して配設され、相対的に回転自在とされている。現像ロールは、スリーブが像担持体の表面との間に現像領域を形成するように、像担持体表面と所定の間隔（現像ギャップ）をおいて対向配置される。スリーブが回転することにより、スリーブ上に保持された現像剤が現像領域に搬送され、現像剤中に含まれるトナーが静電荷像に付着して現像剤像が得られる。
【０００３】
良好な現像剤像を得るための重要な要素の一つに、現像ギャップを一定に保つことがあげられる。現像ギャップは０．２〜１ｍｍ程度であるが、スリーブ自体に反りがあったり現像ロールの組み付け精度が不十分であると、スリーブが回転した際にスリーブ表面が振れて変動してしまう。複写機やプリンターの高速化及び印字の高精細化に伴って、良好な現像剤像を得るために現像ロールには高い振れ精度が要求されている。現像ロールの組み付け精度を高くして高い振れ精度を確保するには、スリーブとフランジを精度良く嵌合させる必要があり、スリーブに精度良くインロー加工や端面加工を施すことが重要となる。
【０００４】
薄肉のスリーブを精度良く加工するためには、加工部位を極力変形させないようにするとともに、回転振れをできる限り小さくすることが重要である。加工部位を変形させないようにするためには、スリーブを回転させるために作用させる把持力を、切削抵抗に抗した最小限の力に調整できるようにすることが望ましい。
特開２０００−７０８号公報（特許文献１）には、この課題を解決することを目的としたスリーブの加工技術が開示されている。即ち、スリーブ両端のインロー加工部を把持して芯出しと回転力伝達を行なうコレットチャックを備えた把持装置において、把持力を流体を供給することで発生させる構造とし、流体圧力を変えることで把持力を調整できるようにした把持装置が開示されている。また、同じ特許文献１には、スリーブへ回転力を伝達する把持装置とスリーブの芯出を行なう支持機構とを分けた構成の加工機が開示されている。即ち、把持装置はスリーブの一端を把持して回転させ、支持機構はスリーブの他端外周面の下側を２個の受けローラで受けるとともに上側を１個の押えローラで押えてスリーブの芯出しを行なうものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７０８号公報（段落番号００３５〜００３６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の把持装置は把持力の調整が必要な場合には有効である。しかし、把持装置の両端にコレットチャックが装着されており、スリーブ両端部の加工が一時に行えるが、対象のスリーブ長さが制約される。また、芯出し精度面でも問題がある。即ち、コレットチャックは、芯出し精度を高くするためにはコレット開閉量を小さくしなければならないため、対象のスリーブ直径寸法に対応した専用のコレットを用意するが、それでも芯出し精度は１０μｍ程度である。芯出し精度の高いチャックとしては、特許文献１にも記載されているパームチャック（一般的にはダイアフラムチャックと呼ばれている）が知られているが、芯出し精度が５μｍ以下と高い反面、非常に高価であり、高精度品の加工は製作費用が高くなる。
【０００７】
一方、同じ特許文献１に開示されている前記加工機は、回転力を伝達する把持装置と芯出しを行なう支持機構を分けた構造であり、スリーブ長さが変わっても支持機構を長手方向に移動することで対応することができる。また、２個の受けローラを基準にしてスリーブの芯出しを行なうため、スリーブ直径が変わっても受けローラの高さ方向位置を調整するだけで対応でき、かつダイアフラムチャックとほぼ同等の芯出し精度を実現することができる。しかし、加工能率と精度の点では、被削性のよいアルミニウム合金製スリーブに対しては問題はないが、被削性の悪いステンレス合金製スリーブ管に対しては課題が残る。即ち、加工部位近辺を３点のローラで支持した構造であるため、切削抵抗が大きくなるとスリ−ブに振動が発生して加工面にビビリが生じてしまい、加工能率を大きく落さなければ良好な加工ができない。
【０００８】
従って、本発明は、複写機やプリンター等で使う現像ロール、クリーニングロール等に使用する金属性スリーブを、長さや直径が変わっても容易に対応でき、かつ、ステンレス合金製スリーブを、アルミニウム合金製スリーブと同等に近い加工能率と精度で加工することができるスリーブ加工機を提供することを目的としている。また、スリーブの加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のスリーブ加工機は、円筒状スリーブの一端部を把持し回転させる把持部と、他端部を回転可能に芯出しするローラ保持部と、ローラ保持部側でスリーブ他端部を加工する切削工具部とを備え、ローラ保持部は、スリーブの軸心を規定するニつの支持ローラと、スリーブを押圧する二つの押圧ローラとを有していることを特徴としている。前記ローラ保持部のスリーブを押圧する二つの押圧ローラは、支点を中心に揺動可能な保持板に、支点を挟んで取り付けられていることが好ましい。
【００１０】
本発明のスリーブ加工方法は、円筒状スリーブの一端部を把持して回転させ、他端部を回転可能に芯出しした状態で保持し、スリーブの前記他端部を加工するスリーブ加工方法であって、ニつの支持ローラで前記他端部を受けてスリーブの軸心位置を規定し、ニつの押圧ローラでスリーブを前記支持ローラ側へ押圧して前記他端部を保持することを特徴としている。ニつの押圧ローラは、支点を中心に揺動可能であることが好ましい。
【００１１】
本発明においては、円筒状スリーブとしてステンレス合金製スリーブを高精度に加工できることが特徴である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は次の効果を有する。
１）スリーブ長さや直径が変わっても容易に対応できる。
２）スリーブを四つのローラで保持するので、三つのローラで保持する場合に比べ、同一保持力であっても加工時の振動が発生し難く、かつローラとの接触応力が小さくなるので大きな押圧力を作用させることができ、良好な加工ができる。
３）四つのローラのうち少なくとも二つは、スリーブの外周に倣って変位或いは変形するので、スリーブの芯出し精度は高く、接触応力が極部的に大きくなることはない。
４）ステンレス合金製スリーブでも、アルミニウム合金製スリーブの場合と同等の加工精度を、加工能率を１／３〜１／４程度低下させるだけで得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のスリーブ加工機（以下、単に加工機と称す）を図面を参照しながら説明する。
図１は加工機１の概要を示す正面図であり、スリーブ２の一端を把持し軸を中心に回転運動させる把持部３と、他端部を芯出し位置決めした状態で回転自由に保持するローラ保持部４と、ローラ保持部４側でスリーブ他端部をインロー加工及び端面加工することのできる切削工具部５とを備えており、ローラ保持部４と切削工具部５は、スリーブ２の軸心方向に位置調整可能に配置されている。図２は図１のＡ方向から見た矢視図で、ローラ保持部４の概略構成を示している。加工機１でスリーブ加工をするためには、スリーブ２の一端を把持部３に挿入して把持し、他端部をローラ保持部で芯出しするとともに保持し、把持部３でスリーブ２を回転させ、切削工具部５をスリーブ２側に移動させることにより行う。このため、スリーブ２の両端について加工するには、前記他端部を加工した後スリーブを取り外し、他端部を把持部３に挿入し、上記と同様の動作により反対側の一端部を加工する。
【００１４】
加工機１は、スリーブ２の加工を、把持部３とは離れたローラ保持部４側で行なう方式であり、加工精度はローラ保持部４におけるスリーブ端部フレ精度で決まる。従って、スリーブ２の材質が変わって剛性が低くなっても、スリーブ端部フレ精度に影響しない限り把持部３は弾性変形範囲内であればスリーブ２を変形させて把持してもよく、把持力を調整する必要はない。従って、把持機構としては、ある程度の芯出し精度と大きな把持力が得られるコレットチャックを用いるとよく、把持範囲が広い例えばワイドレンジコレットチャックや、さらには調芯性を有する三爪チャックなども用いることができる。これらは、通常のコレットチャックに比べてチャック可能な直径範囲が広いため、多品種に対応でき生産性を高めることができる。
【００１５】
ローラ保持部４は、スリーブ軸心方向に移動可能なスライド手段４１に設置され、図２に示すように、スリーブ２を挟んで配置された上下のローラユニット１０、２０を備えている。下ローラユニット２０は、スリーブ２の他端下側を支持して軸心位置を規定する二つの同一直径の下ローラ２１、２２を有している。下ローラ２１、２２が取り付けられた下保持板２３は、下ローラ２１、２２で支持された時のスリーブ２の軸心が把持部３の軸心にほぼ一致するように、高さ方向（Ｙ１）に位置調整可能な移動手段（図示せず）に取り付けられている。高さ方向（Ｙ１）の調整は、スリーブ２の直径が変った時も行なわれ、半径の寸法変化分移動させることで軸心位置を維持することができる。
【００１６】
上ローラユニット１０は、下ローラユニット２０の上方に対向して設けられ、スリーブ２の他端上側を下ローラ２１、２２へ向けて押圧する二つの同一直径の上ローラ１１、１２を有している。上ローラ１１、１２が取り付けられた上保持板１３は、二つの上ローラ１１，１２の中心を結ぶ線分の垂直二等分線上に設けたピン１４を介してエアーシリンダ１５に連結され、ガイド（図示せず）に沿って上下方向（Ｙ２）に移動可能となっている。エアーシリンダ１５には、手動或いは自動で供給エアーの圧力を変えることができる圧力調整弁（図示せず）が連結されている。これにより、エアーシリンダ１５にエアーが供給されて下降し二つの上ローラ１１、１２の何れかがスリーブ２に接触すると、上ローラ１１、１２はピン１４を支点として首振り運動をし、下ローラ２１、２２によって規定されるスリーブ２の軸心位置を維持したままエアーシリンダ出力をほぼ均等に二分した力でスリーブ２を下ローラ２１、２２側に押し付けることができる。
【００１７】
なお、上下ローラユニット１０、２０の水平方向（Ｘ）位置は、各ローラ１１、１２及び２１、２２の回転中心が、把持部３の軸心位置から等距離になるように、組み立て時に調整する。また、上ローラ、下ローラのスリーブ回りの配置は、スリーブ２を保持する時ローラ同士が干渉しないような位置であれば特に限定されない。本例では、標準的なスリーブを支持した時、下ローラ２１、２２の回転中心とスリーブ中心とを結ぶ線分が成す角度θを１２０°、上ローラ１１、１２の回転中心とスリーブ中心とを結ぶ線分が成す角度αを９０°とした。また、上記では、上ローラ１１、１２のスリーブ２への移動と押圧をエアーシリンダ１５で行なうとして説明したが、押圧力は他の手段例えばバネで作用させるようにしてもよい。
【００１８】
切削工具部５は、スリーブ２の他端のスリーブ軸心方向に移動可能なスライド手段５１に設置され、他端の端面加工を行なう端面バイトと他端開放部から進入させて内周インロー加工を行なう内周バイトとを備えている。各バイトは、スリーブの直径、肉厚に合わせて位置調整できる移動手段（図示せず）に取り付けられ、二つの下ローラ２１、２２で支持された範囲のスリーブ２と当接し加工するように配置されている。
【００１９】
加工に当っては、スリーブ２の一端は把持部３で芯出しされ、他端はローラ保持部４で芯出しされるが、両端部における回転中心は、把持機構の芯出し精度、下ローラ２１、２２の高さ位置精度、スリーブ２の外径精度などに起因した量だけ偏心している。従って、スリーブ回転中もローラ保持部４がその芯出し精度を維持するためには、ローラ保持部４は、回転中のスリーブ２を少なくとも偏心量に相当するだけ撓ませて他端部を保持しなければならない。さらに、切削時には、切削抵抗に起因して生じるスリーブ２の振動を抑えなければならず、このためには切削抵抗に応じた力で他端部を保持しなければならない。アルミニウム合金製スリーブのように、縦弾性係数が小さて剛性が低くかつ比切削抵抗が小さいものに対してはローラ保持部４の保持力は小さくてもよいが、ステンレス合金製スリーブのように、剛性、比切削抵抗とも大きいものに対しては、大きな力で保持する必要がある。
【００２０】
しかし、大きな力で保持すると、スリーブ２の断面形状はローラ１１、１２、２１及び２２との当接部で凹状となるように変形する。本加工機１は、ローラはスリーブ２の円周回りに固定されており、スリーブ断面形状は基本的に円周方向に変化しないため、インロー加工はスリーブが変形しても一定の肉厚に加工できるという特徴があるが、変形が大きくなり、回転数が高くなると振動が発生するという問題が生じる。変形を抑制するためには、スリーブ２を多くのローラで保持するようにするとよく、四つ以上のローラによる例えば５点或いは６点保持とすることができる。ただし、ローラ数を多くすると、全てのローラが常時同じようにスリーブ２と当接するとは限らなくなり、芯出し精度が低下するだけでなく、ローラ直径が小さくなることともあいまって極部的に大きな接触応力が生じ、スリーブ表面に塑性変形が生じる恐れがでてくる。
【００２１】
従って、複写機やプリンター等に用いる直径１０〜３０ｍｍ程度の小径で薄肉のスリーブ加工においては、上述したように、二つのローラが取り付けられたニつのローラユニットを用い、一方のローラユニットを首振り運動をするようにして４点で保持する方式が、簡単な機構でローラをスリーブと確実に当接できるという点で好ましい。なお、ローラユニットは、必ずしもスリーブを挟んだ上下に配置されていなくても例えば左右方向に配置されていてもよい。また、首振り運動機構は、一方のローラユニットだけでなく両方のローラユニットに設けてもよい。また、ローラが取り付けられた保持板が支点を中心に揺動する構造に代えて、ローラの回転軸部をゴムやバネで保持してローラ自体がスリーブの半径方向に可動できる構造としてもよい。また、ローラをゴムや樹脂などの可撓性材料として、ローラユニットやローラ軸部は揺動も可動もしないようにしてもよい。さらには、押圧側の２つのローラは所定方向からスリーブ軸心に向けて個々に移動するようにしてもよい。
【実施例１】
【００２２】
実際に、本加工機のローラ保持部を、３点のローラを１２０°間隔で配置したものと、４点のローラを前述したように配置したものの両方を準備し、アルミニウム合金製スリーブとステンレス合金製スリーブのインロー加工を行なった。アルミニウム合金製とステンレス合金製のものに対する切削条件は、切削バイトを各材質に適したものを用い、送り速度を違えたという以外は同一である。回転数を変えた時の加工精度の良否を○△×で表した。表１に結果を示す。
共通事項は次の通りである。
・スリーブ（直径×肉厚）        ２０ｍｍ×０．６ｍｍ
・ローラ（直径×幅）            ２４ｍｍ×１０ｍｍ
・スリーブ振れ（ローラ保持部）  ２〜５μｍ
【００２３】
【表１】
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表１からわかるように、ステンレス合金製スリーブをアルミニウム合金製スリーブと同等の加工精度とするには、押付力を約４倍とし４点で支持することで実現できることがわかる。本実験においては、送り量は約１／３〜１／４と少なくしたが、切削条件を見直すことで、加工能率をさらに高めることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のスリーブ加工機の正面図の概要を示す図である。
【図２】図１のＡ方向矢視図でローラとスリーブの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  加工機
２  スリーブ
３  把持部
４  ローラ保持部
５  切削工具部
１０  上ローラユニット
１１，１２  上ローラ（押圧ローラ）
１３  上保持板
１４  ピン（支点）
１５  エアーシリンダ
２０  下ローラユニット
２１，２２  下ローラ（支持ローラ）
２３  下保持板
【図１】
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【図２】
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